JP2009187518A - 電池不要なアクティブ発射回路とその応用 - Google Patents

Abstract

【課題】電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供する。
【解決手段】本発明の電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用は、アナログフロントエンド回路により、受信したキャリア信号を直流信号に転換して、電力を電池不要なアクティブ発射回路に供給して、キャリア信号と同一周波数、或いは、非同一周波数の応答信号を主動的に生成し、電池不要である。本発明は、無線ICタグの通信、或いは、必要とする発射器と受信器モジュールに応用できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発射回路とその応用に関するものであって、アナログフロントエンド（FRONT END）回路により、交流信号を直流信号に転換して、発射回路を駆動させる電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用である。

無線通信の受信と発射構造中、キャリア信号を発射する発射回路と発射器（transmitter）が必要である。現有の遠距離伝送応用の発射回路中、大部分は外接の大きい直流電源により作動される。

一般に、無線通信の発射と受信通信構造は、以下のように分けられる。
（１）電源が必要な発射回路、且つ、発射回路と受信回路が同一の周波数により通信するメカニズム、例えば、ワイヤレスマウスである。
（２）電源が必要な発射回路で、発射回路と受信回路が異なる周波数で通信するメカニズム、例えば、ダブル帯域の携帯電話、ワイヤレストランシーバ、アクティブ無線ICタグである。
（３）電源が不要な発射回路で、受信回路と同一周波数で通信するメカニズム、例えば、受動式無線ICタグで、主に、同一周波数のキャリア信号と反射方式により信号を返送する。
（４）電源が不要な発射回路で、且つ、受信回路と異なる周波数で通信するメカニズムで、この構造は現在、相関する応用がなく、主な原因は、一般の発射回路がアクティブ発射信号メカニズムの場合、一定レベルの電源供給が必要で、相当の電力消耗量であることから、電源により作動を維持する必要があるからである。

アクティブ無線ICタグは二種の送受信通信構造があり、一つは受信と発射が同一周波数で、もう一つは、受信と発射が異なる周波数であるが、どちらでも、発射回路は遠い発射距離で、電源か電池を必要とする。公知の受動式無線ICタグは、受信と発射が同一周波数であるが、電池の構造が不要であり、読み取り器（reader）、及び、少なくとも一つの識別タグ（tag）からなり、図１を参照すると、読み取り器は、アンテナ１０、循環器（circulator）１２、発射回路（transmitter）１４、受信回路（receiver）１６、変調回路１８、復調回路２０、プロセッサ２２等からなる。

識別タグは、図２で示されるように、アンテナ２４、アナログ回路２６、デジタル回路２８、メモリ３０、及び、信号反射を制御するトランジスタスイッチ（MOS switch）３２等からなる。現有の受動式パッシブ無線周波数システムは、読み取り器上の発射回路がアンテナによりある周波数帯域のキャリア信号をタグのアンテナに発射し、タグ受信後、このキャリア信号をアナログ回路により直流信号に転換して、タグ内の回路を駆動する。

タグはトランジスタスイッチを制御して、後方散乱（backscattering）の方式により読み取り器に返信し、読み取り器上のアンテナにより受信し、循環器により受信回路に進入し、タグの応答信号に対し復調し、これが、受動式パッシブ無線ICタグの原理である。

この種の受動式パッシブ後方散乱方式は、読み取り器が発射するキャリア信号周波数とタグが読み取り器に応答するキャリア信号周波数が同じなので、読み取り器の受信端が同一周波数干渉の問題が生じ、即ち、読み取り器発射端がキャリア信号をタグに発射する時、読み取り器の受信端も一部の発射キャリア信号を受信し、更に、タグが反射する同一周波数応答信号が同一周波数干渉問題となる。

一般に、同一周波数干渉問題を解決するため、読み取り器の発射と受信端の間に、隔離効果のある循環器を加え、隔離度は約２０〜３０ｄBの間で、受信端の干渉問題を低下させるが、循環器の使用は、無線周波数読み取り器のコストを増加させる。

タグが反射する応答信号は、読み取り器受信端が受信する読み取り器発射端の信号より微弱な信号である。読み取り器が１W（３０dbm）の信号を発射する場合、循環器の隔離度は２２dbである。読み取り器受信端は８dbmを受信し、読み取り器とタグの距離が６メートルの状況下で、タグの応答信号を読み取り器端に返信するのはー５０dbmであり、同一周波数干渉問題だけでなく、読み取り器受信端の受信動態範囲も更に高くないと、タグ応答の微弱信号を復調することができないので、受信端の回路設計が複雑、困難になる。

よって、本発明は電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、上述の問題を解決することが必要である。

本発明は、電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、上述の問題を解決することを目的とする。

本発明は、電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、電池不要なアクティブ発射回路の動力源は、アナログフロントエンド回路が受信したキャリア信号を転換することにより得られる。

本発明は、電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、アクティブ式より遠距離の伝送優勢、且つ、電池不要の長所がある。

本発明は、電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、タグ構造に応用する時、読み取り器が発射するキャリア信号と異なる周波数の応答信号を生成し、よって、干渉問題を回避し、読み取り器内の受信回路が必要な感度を低下させ、読み取り器のコストを減少させる。

本発明は、電池不要なアクティブ発射回路構造とその応用を提供し、無線周波数識別システムの通信、或いは、その他の発射と受信モジュールに応用する。

上述の目的を達成するため、本発明の電池不要なアクティブ発射回路構造は、動力源が、アナログフロントエンド回路により受信したキャリア信号を転換して得られる。

本発明は、更に、電池不要なアクティブ発射回路の無線周波数認識システム構造を提供し、アナログフロントエンド回路、及び、電池不要なアクティブ発射回路、からなり、動力源は、アナログフロントエンド回路により受信したキャリア信号を転換して得られる。

本発明は、更に、電池不要なアクティブ発射回路の発射器モジュール構造を提供し、アナログフロントエンド回路、及び、電池不要なアクティブ発射回路、からなり、動力源は、アナログフロントエンド回路により受信したキャリア信号を転換して得られる。

本発明の電池不要なアクティブ発射回路構造は、主動式より遠距離の伝送優勢、且つ、電池不要の長所がある。また、タグ構造に応用する時、読み取り器が発射するキャリア信号と異なる周波数の応答信号を生成し、よって、干渉問題を回避し、読み取り器内の受信回路が必要な感度を低下させ、読み取り器のコストを減少させる。

本発明は、交流キャリア信号を直流信号に転換するアナログフロントエンド回路により、電池不要なアクティブ発射回路に電源を供給して、電源供給不要な発射器（transmitter）と受信器（receiver）の通信構造を形成する。本技術を熟知するものなら分かるように、この通信構造は無線ICタグ（RFID）の通信、或いは、その他の発射と受信モジュールに応用できる。

まず、図３は、本発明のアナログフロントエンド回路から電力供給される電池不要なアクティブ発射回路により構成される識別タグの構造図である。図で示されるように、本発明は、第一アンテナ３４、フロントエンド回路３６、デジタル回路３８、メモリユニット４０、アクティブ発射回路４２、第二アンテナ４４、からなる。第一アンテナ３４は、第一周波数キャリア信号を受信すると共に、この交流キャリア信号を整流（rectification）、昇圧（pumping）して、直流信号のアナログフロントエンド回路３６に転換する。デジタル回路３８は、フロントエンド回路３６の直流信号を受信して、駆動される。メモリユニット４０は、デジタル回路３８と電気的に接続され、発射回路構造のシステム作動、及び、データを保存し、デジタル回路３８がアクセスできる。電池不要のアクティブ発射回路４２は、デジタル回路３８とアナログフロントエンド回路３６と電気的に接続して、第二キャリア信号を生成する。第二アンテナ４４は、第二キャリア信号を発射する。

本発明の電池不要なアクティブ発射回路４２内に、キャリア信号生成器４６を有し、一周波数のキャリア信号を生成すると共に、アナログフロントエンド回路、及び、デジタル回路の作動に従って、一周波数のキャリア信号を生成する。アナログフロントエンド回路内に、整流回路４８と昇圧回路５０を有して、前述のキャリア信号を直流信号に転換すると共に、直流信号昇圧の目的を達成する。

読み取り器の構造は図１で示され、この部分は公知技術であるので、詳述しない。

図１、図３、及び、図４は、本実施例実行時のフローチャートである。実行時、まず、工程S１のように、読み取り器が一周波数帯域のキャリア信号を、図３で示される本発明のタグ構造の第一アンテナに発射する。続いて、工程S２のように、アナログフロントエンド回路が、第一アンテナからの信号を受信すると共に、直流信号に転換する。工程S３のように、直流信号により、デジタル回路を駆動して、メモリにアクセスする。工程S４のように、デジタル回路の信号が、アナログフロントエンド回路の電力供給を受ける電池不要のアクティブ発射回路に伝送される。工程S５のように、電池不要のアクティブ発射回路は、キャリア信号を主動的に生成すると共に、第二アンテナにより第二周波数帯域の信号を読み取り器に返送する。最後に、工程S６のように、読み取り器の受信回路が、タグが応答する信号に対し解析を行う。

上述の実施例中、単一のアンテナ模式の読み取り器で説明しているが、本技術を熟知するものなら分かるように、本発明のタグ構造は、受発信分離のダブルアンテナ模式の読み取り器と合わせて使用することができる。よって、読み取り器のアンテナ模式により本発明を限定するものではない。

更に、本発明のアナログフロントエンド回路により電力供給される電池不要のアクティブ発射回路により構成される識別タグが応答する第二周波数帯域のキャリア信号は、読み取り器が発射するキャリア周波数帯域と同じであるが、異なってもよい。この設定は状況に応じて決定する。例えば、本発明のタグが受信する読み取り器の周波数は４３３MHzで、発射する周波数は３１５MHzである。

上述のように、本発明の電池不要なアクティブ発射回路構造、及び、その応用は、電池なしに主動的に応答する効果を達成し、且つ、無線ICタグに応用する時、アクティブシステムより伝送距離が遠いという長所を有し、また、受動的な電池不要の長所も有する。更に、本発明のアナログフロントエンド回路の電池不要なアクティブ発射回路により構成される識別タグが応答する信号周波数帯域と読み取り器が発射するキャリア信号周波数が異なる時、読み取り器の受信端がタグ応答の信号を受信する時、読み取り器のキャリア信号周波数と干渉することがないので、公知の受動式無線ICタグの同一周波数干渉の問題を解決し、同一周波数干渉の問題がないので、読み取り器の受信回路の動態範囲の要求も大幅に減少して、読み取り器のコストを減少させる。更に、タグは読み取り器のキャリア信号を直流信号に転換することにより内部回路を駆動した後、別の周波数帯域の応答信号を読み取り器に発射し、読み取り器が発射する信号と異なる周波数であるので、公知の同一周波数の送受信構造、且つ、同一発射効果と比較すると、本発明のタグ構造の応答距離は更に遠い。

本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。

公知の読み取り器の構造を示す図である。 公知のタグの構造を示す図である。 本発明の電池不要のアクティブ発射回路により構成される識別タグの構造図である。 図３のタグ構造と読み取り器作動時のフローチャートである。

符号の説明

１０ アンテナ
１２ 循環器
１４ 発射回路
１６ 受信回路
１８ 変調回路
２０ 復調回路
２２ プロセッサ
２４ アンテナ
２６ アナログ回路
２８ デジタル回路
３０ メモリ
３２ トランジスタスイッチ
３４ 第一アンテナ
３６ フロントエンド回路
３８ デジタル回路
４０ メモリ素子
４２ 電池不要のアクティブ発射回路
４４ 第二アンテナ
４６ キャリア信号生成器
４８ 整流回路
５０ 昇圧回路

Claims (39)

1. 電池不要なアクティブ発射回路構造であって、動力源は、アナログフロントエンド回路により、受信したキャリア信号を転換することにより得られることを特徴とする電池不要なアクティブ発射回路構造。
2. 前記アクティブ発射回路は、キャリア生成回路を有することを特徴とする請求項１に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
3. 前記アナログフロントエンド回路は整流回路を有し、受信したキャリア信号を直流信号に転換することを特徴とする請求項１に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
4. 前記整流回路は、更に、昇圧回路を接続し、前記直流信号を昇圧することを特徴とする請求項３に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
5. 無線周波数識別システム構造のタグ構造として使用することを特徴とする請求項１に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
6. 前記無線周波数識別システム構造は、更に、
   前記アナログフロントエンド回路の信号を受信すると共に、前記電池不要なアクティブ発射回路を駆動して、応答信号を発射するデジタル回路と、
   前記キャリア信号を受信すると共に、前記アナログフロントエンド回路に伝送する第一アンテナと、
   前記応答信号を伝送する第二アンテナと、
   からなることを特徴とする請求項５に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
7. 前記無線周波数識別システム構造は、更に、前記デジタル回路と電気的に接続するメモリを有することを特徴とする請求項６に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
8. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は異なることを特徴とする請求項６に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
9. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は同じであることを特徴とする請求項６に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
10. 前記アクティブ発射回路はキャリア信号生成回路を有することを特徴とする請求項６に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
11. 前記キャリア信号生成回路は、前記アナログフロントエンド回路、及び、前記デジタル回路の作動に従って、特定周波数のキャリア信号を生成することを特徴とする請求項１０に記載の電池不要なアクティブ発射回路構造。
12. 電池不要なアクティブ発射回路の無線周波数識別システムに使用するタグ構造であって、
    アナログフロントエンド回路と、
    動力源が前記アナログフロントエンド回路により、受信したキャリア信号を転換して得られる電池不要なアクティブ発射回路と、
    からなることを特徴とするタグ構造。
13. 前記電池不要なアクティブ発射回路は、キャリア生成回路を有することを特徴とする請求項１２に記載のタグ構造。
14. 前記アナログフロントエンド回路は、整流回路を有し、前記受信したキャリア信号を直流信号に転換することを特徴とする請求項１２に記載のタグ構造。
15. 前記整流回路は昇圧回路を電気的に接続して、前記直流信号を昇圧することを特徴とする請求項１４に記載のタグ構造。
16. 更に、
    前記キャリア信号を受信すると共に、前記アナログフロントエンド回路に伝送する第一アンテナと、
    前記アナログフロントエンド回路の信号を受信すると共に、前記電池不要なアクティブ発射回路を駆動して、応答信号を発射するデジタル回路と、
    前記応答信号を伝送する第二アンテナと、
    からなることを特徴とする請求項１２に記載のタグ構造。
17. 更に、前記デジタル回路と電気的に接続するメモリを有することを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
18. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は異なることを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
19. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は同じであることを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
20. 前記電池不要なアクティブ発射回路は、キャリア信号生成回路を有することを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
21. 前記キャリア生成回路は前記アナログフロントエンド回路、及び、前記デジタル回路の作動に従って、特定周波数のキャリア信号を生成することを特徴とする請求項２０に記載のタグ構造。
22. 前記無線周波数識別システムのタグ構造が対応する読み取り器は、
    受信回路と、
    発射回路と、
    第一周波数帯域の第一無線周波数キャリア信号を受信すると共に、前記受信回路に伝送し、且つ、前記発射回路が発射する第二周波数帯域の第二無線周波数キャリア信号を発射するアンテナと、
    からなることを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
23. 前記無線周波数識別システムのタグ構造が対応する読み取り器は、
    受信回路と、
    発射回路と、
    第一周波数帯域の第一無線周波数キャリア信号を受信すると共に、前記受信回路に伝送する第一アンテナと、
    前記発射回路が発射する第二周波数帯域の第二無線周波数キャリア信号を発射する第二アンテナと、
    からなることを特徴とする請求項１６に記載のタグ構造。
24. 前記第一周波数帯域と前記第二周波数帯域は同じであることを特徴とする請求項２２、或いは、２３に記載のタグ構造。
25. 前記第一周波数帯域と前記第二周波数帯域は異なることを特徴とする請求項２２、或いは、２３に記載のタグ構造。
26. 電池不要なアクティブ発射回路に使用する発射器モジュール構造であって、
    アナログフロントエンド回路と、
    動力源が前記アナログフロントエンド回路により、受信したキャリア信号を転換して得られる電池不要なアクティブ発射回路と、
    からなることを特徴とする発射器モジュール構造。
27. 前記電池不要なアクティブ発射回路はキャリア信号生成回路を有することを特徴とする請求項２６に記載の発射器モジュール構造。
28. 前記アナログフロントエンド回路は整流回路を有し、前記受信したキャリア信号を直流信号に転換することを特徴とする請求項２６に記載の発射器モジュール構造。
29. 前記整流回路は昇圧回路を電気的に接続し、前記直流信号を昇圧することを特徴とする請求項２８に記載の発射器モジュール構造。
30. 更に、
    前記キャリア信号を受信すると共に、前記アナログフロントエンド回路に伝送する第一アンテナと、
    前記アナログフロントエンド回路の信号を受信すると共に、前記電池不要なアクティブ発射回路を駆動して、応答信号を発射するデジタル回路と、
    前記応答信号を伝送する第二アンテナと、
    からなることを特徴とする請求項２６に記載の発射器モジュール構造。
31. 更に、前記デジタル回路と電気的に接続するメモリを有することを特徴とする請求項３０に記載の発射器モジュール構造。
32. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は異なることを特徴とする請求項３０に記載の発射器モジュール構造。
33. 前記キャリア信号の周波数と前記応答信号の周波数は同じであることを特徴とする請求項３０に記載の発射器モジュール構造。
34. 前記電池不要なアクティブ発射回路は、キャリア信号生成回路を有することを特徴とする請求項３０に記載の発射器モジュール構造。
35. 前記キャリア信号生成回路は、前記アナログフロントエンド回路、及び、デジタル回路の作動に従って、特定周波数のキャリア信号を生成することを特徴とする請求項３４に記載の発射器モジュール構造。
36. 更に、前記発射器モジュール構造の信号を受信する受信器モジュール構造を有し、
    受信回路と、
    発信回路と、
    第一周波数帯域の第一無線周波数キャリア信号を受信すると共に、前記受信回路に伝送し、且つ、前記発射回路が発射する第二周波数帯域の第二無線周波数キャリア信号を発射するアンテナと、
    からなることを特徴とする請求項２６に記載の発射器モジュール構造。
37. 更に、前記発射器モジュール構造の信号を受信する受信器モジュール構造を有し、
    受信回路と、
    発射回路と、
    第一周波数帯域の第一無線周波数キャリア信号を受信すると共に、前記受信回路に伝送する第一アンテナと、
    前記発射回路が発射する第二周波数帯域の第二無線周波数キャリア信号を発射する第二アンテナと、
    からなることを特徴とする請求項２６に記載の発射器モジュール構造。
38. 前記第一周波数帯域と前記第二周波数帯域は同じであることを特徴とする請求項３６、或いは、３７に記載の発射器モジュール構造。
39. 前記第一周波数帯域と前記第二周波数帯域は異なることを特徴とする請求項３６、或いは、３７に記載の発射器モジュール構造。

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